266-604-1-PB

47

JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 8, No.1 2014 ISSN 1978 - 5658

PENGARUH JARAK TULANGAN BAMBU PADA STRUKTUR

CANGKANG BETON BAMBU KOMPOSIT

Siti Nurlina, Hendro Suseno, Devi Nuralinah, Indradi Wijatmiko,

Bhondana Bayu B.K .

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Jl. MT. Haryono 167 Malang - 65145

ABSTRAK

Cangkang dalam pengunaannya pada teknologi struktur tingkat lanjut, umumnya menggunakan

tulangan baja untuk perkuatan dan daktilitas. Tetapi pada masa sekarang, tulangan baja yang dijual

di pasaran relatif mahal. Oleh karena itu, perlu adanya bahan pengganti tulangan baja yang lebih

murah. Penggunaan komposit anyaman bambu dapat digunakan sebagai alternatif tulangan pada

struktur cangkang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan kapasitas beban dari

cangkang yang berukuran (120 x 60) cm degan sudut lengkung 54 derajat dengan variasi jarak

tulangan bambu yaitu 10cm, 8cm, dan 6cm. Masing-masing tiga benda uji, dan menggunakan

model sruktur cangkang 1 arah. Pembebanan dengan menggunakan beban garis pada 3 lokasi.

pada hasil eksperimen dan uji statistik pada data hasil pengujian cangkang tipis dengan

menggunakan variasi jarak tulangan bambu, tak terlihat adanya pengaruh yang signifikan, maka

dapat diambil kesimpulan bahwa cangkang bekerja sebagai struktur tekan penuh, sehingga tulangan

hanya bekerja sebagai pengekang dan beton berkerja sepenuhnya.

Kata-kata kunci : cangkang tipis, beton pracetak, tulangan bambu, komposit.

Beton dibentuk oleh pengerasan

campuran semen, air, agegat halus,

agregat kasar, udara, dan kadang-kadang

campuran bahan tambahan lainnya.

Campuran yang masih plastis ini dicor

ke dalam acian dan dirawat untuk

mempercepat reaksi hidrasi campuran

semen-air, yang menyebabkan

pengerasan beton. Bahan yang terbentuk

ini mempunyai kekuatan tekan yang

tinggi, dan ketahanan terhadap tarik

rendah, atau kira-kira kekuatan tariknya

0,1 kali kekuatan terhadap tekan. Maka

penguatan tarik dan geser harus

diberikan pada daerah tarik dari

penampang (Nawy, 2008).

Bambu tersedia dalam jumlah yang

cukup banyak dan harganya juga relatif

lebih murah dibandingkan dengan kayu

maupun baja. Bambu memiliki kuat tarik

yang tinggi terhadap lentur pada arah

lateral, maka dapat digunakan menjadi

komposit dengan beton. Dengan kuat

tarik yang tinggi maka bambu secara

efektif dapat digunakan sebagai bahan

bangunan yang andal, bambu dengan

bahan beton sudah lama diupayakan dan

diteliti. (Dewi, 2005).

Dengan memberikan tulangan

anyaman bambu pada cangkang komposit

ini maka diharapkan anyaman bambu

akan berfungsi sebagai tulangan pada saat

cangkang mengalami lendutan. Lapisan

anyaman bambu akan berperan serta

dalam menahan lendutan yang terjadi

bersama-sama dengan beton diharapkan

akan menambah daktilitas dan kekuatan

dari cangkang tersebut. Sehingga

keruntuhan yang terjadi tidak

membahayakan. Sifat fisik bambu adalah

mempunyai banyak serat. Serat-serat

inilah yang mempunyai pengaruh

48


terhadap besarnya gaya normal yang

dapat ditahan oleh bambu. Menurut

penelitian para ahli, bambu memiliki

tegangan tarik yang cukup besar terutama

pada bagian kulitnya. Morisco pada tahun

1994-1999 melakukan penelitian

kekuatan tarik beberapa jenis bambu..

Hasil pengujian seperti yang tercantum

pada Tabel 1.

Tabel 1. Kuat tarik bambu

Jenis bambu

Tanpa

buku

(MPa)

Dengan

Buku

(MPa)

bambu Ori

291

128

bambu Petung 190 116

bambu Wulung 166 147

bambu Legi 288 126

bambu Tutul 216 74

bambu Apus 151 55

(Sumber : Morisco (2005)

Dinas Penelitian Masalah

Bangunan (DPMB) melakukan penelitian

sifat mekanika bambu pada tahun 1984,

salah satunya adalah penelitian Modulus

elastisitas bambu seperti pada Tabel 2.

Pengujian dilakukan dengan bambu

Apus, bambu Temen, dan bambu Petung.

Bambu yang digunakan yang baik dan

bebas cacat, berumur lebih dari tiga

tahun, tinggi bambu 12 m. Dalam

penelitian ini digunakan data kuat tarik

bambu apus dengan buku, yaitu 55 Mpa

dan modulus elastisitasnya sebesar 4.467

MPa. Yang akan digunakan datanya

untuk analisis numeris menggunkan

program komputer.

Cangkang beton merupakan sebuah

bidang lengkung yang lebar, cangkang

memiliki ketebalan yang jauh lebih kecil

dan memberikan kekakuan yang lebih

besar jika dibandingkan dengan dimensi

struktur yang lain. Struktur ini banyak

sekali digunakan dalam bidang teknik

sipil, misalnya pada struktur arsitektural,

atap (arc), jembatan, bendungan tinggi,

Kubah, anggar dan sebagainya. (Tedesko,

1995).

Dalam pembahasan cangkang

silindris kita dapat melihat potongan

sepanjang dx dan selebar dy dari

cangkang terhadap penampang

keseluruhan geometri (a) dan

divisualisasikan juga skema gayagaya yang terjadi pada potongan tersebut (b)

dan kita anggap bahwa rusuk cangkang

tersebut horisontal dan sejajar terhadap

sumbu x. (Timoshenko, 1999) seperti

pada Gambar 1.

Tabel 2. Modulus elastisitas bambu

Jenis

Bambu

Ebambu

Dengan

Buku

Tanpa

Buku

B. Apus

B. Temen

B. Petung

4.467

9.193

12.533

7.796

2.435

18.989

(Sumber : Morisco (2005)

(Sumber : Thimosenko, 1999)

Gambar 1. Skema gaya pada penampang

cangkang

49


Gambar 2. Statika pada cangkang

Cangkang silindris yang dibebani

secara simetris terhadap sumbunya.

dalam penerapan paraktis, sering kali

dihadapkan pada perlahan cangkang

silindris yang bundar dan mengalami

pembebanan gaya yang terbagi rata

terhadap sumbu silindrisnya. Dengan

menggunakan persamaan matematis dan

statika sederhana untuk mengetahui

kelengkungan dari cangkang dan reaksi

tumpuan yaitu terlihat pada Gambar 2.

Tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mengetahui prilaku struktur

cangkang tipis komposit beton-bambu

pracetak pada skala eksperimental, dan

pengaruh variasi jarak tulangan anyaman

bambu terhadap kekuatan struktur

cangkang tipis komposit beton-bambu

pracetak.

METODE PENELITIAN

Model eksperimen cangkang

Jumlah benda uji dalam penelitian

ini adalah 9 (sembilan) unit yang terdiri

dari :

1. 3 (tiga ) buah cangkang tipe A

dengan jarak tulangan bambu 10

cm.

2. 3 (tiga) buah cangkang tipe B

dengan jarak tulangan bambu 8 cm.

3. 3 (tiga) buah cangkang tipe C

dengan jarak tulangan bambu 6 cm.

Masing-masing benda uji terdiri

dari cangkang beton dengan tebal 2 cm

diberi tulangan bambu dalam dua arah x

dan y yang berada ditengah penampang

cangkang (tulangan tengah) dan dengan

luas per lajur tulangan bambu yaitu

sebesar 1,5 x 0,2 cm, fsb = 55MPa

modulus elastisitas searah serat bambu

sebesar 4.467MPa. Hasil penelitian yang

diperoleh kemudian diolah dan dianalisis

dengan menggunakan ANOVA satu arah.

Pemodelan benda uji menggunakan

tulangan anyaman bambu seperti terlihat

pada Gambar 3.

(a) Penulangan dan posisi strain gauge

(a) Pemodelan 3 demensi

Gambar 3. Benda uji cangkang.

Setting up eksperimen

Pada setiap tipe variasi cangkang

(shell) dipasang DG (Dial Gauge) dengan

jumlah dan letak yang sama, dan dengan

penumpuan sederhana. Penentuan jumlah

dan letak DG didasarkan pada hasil

pemodelan awal struktur dengan program

bantu Hasil dari pemodelan tersebut

50


menampilkan perilaku deformasi struktur

jika dibebani, DG dipasang pada titiktitik yang dapat merepresentasikan

perilaku struktur yang terdeformasi.

Pemberian beban, kondisi tumpuan,

jumlah dan posisi DG pada cangkang

tampak samping dan atas dapat dilihat

pada Gambar 4 dan 5.

Gambar 4. Rancangan eksperimen.

Gambar 5. Tampak atas pembebanan.

Variabel penelitian

1. Variabel Bebas (independent variable)

yaitu jarak tulangan bambu, dan beban

tahap.

2. Variabel Terikat (dependent variable):

yaitu beban batas, beban retak,

lendutan, regangan dan pola retak.

HASIL PENELITIAN

Pengujian cangkang dilakukan

dengan menggunakan 3 buah dial gauge

yang diletakkan seperti pada Gambar 5.

Maka grafik hubungan beban (P) dan

lendutan () pada cangkang dapat dilihat pada Gambar 6 sampai 8.

Gambar 6. Perbandingan grafik beban dan

lendutan rata-rata DG1





51


Dari Gambar 6 sampai dengan

Gambar 8 dapat diketahui bahwa beban

maksimum dari cangkang tipe A sebesar

1242 kg, tipe B sebesar 1380 kg, dan tipe

C sebesar 1530 kg, dengan fc sebesar 27,1 MPa, maka tak begitu memberikan

perbedaan yang signifikan pada beban

maksimum di setiap variasi cangkang,

sedangkan lendutan di P = 966 kg pada

setiap variasi cangkang dapat dilihat pada

Tabel 3.

Tabel 3. Lendutan cangkang rata-rata di P =

966 kg

Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa

terdapat perbedaan nilai lendutan dari

setiap variasi cangkang, berarti bahwa

angka tulangan berpengaruh pada

stabilitas cangkang.

Hubungan beban dan regangan.

Perbandingan yang dapat diamati

yaitu antara variasi jarak tulangan bambu

10 cm (tipe A), 8cm (tipe B), dan 6cm

(tipe C). Grafik perbandingan beban (P)

dan regangan () setiap varisai cangkang pada regangan ujung dan tengah sesuai

dengan Gambar 4 (a) dan hasilnya dapat

dilihat pada Gambar 9 dan Gambar 10.

Dari Gambar 9 terlihat bahwa pada

ujung terjadi regangan tarik pada interval 0-400, setelah itu terjadi

regangan tekan pada interval 4001100 kg, dan kembali memiliki regangan tarik

pada pembebanan 1100 keatas hingga

runtuh.

Dari Gambar 10 terlihat bahwa

pada tengah, regangan terus bertambah secara proporsional pada interval beban

0-140 kg. Regangan meningkat setelah

retak awal pada inerval beban 140400 kg, Regangan kembali stabil pada interval

beban 400-1200 kg, dan kembali

meningkat setelahnya hingga runtuh.

Dari Gambar 10 terlihat bahwa

pada tengah, regangan terus bertambah secara proporsional pada interval beban

0-140 kg. Regangan meningkat setelah

retak awal pada inerval beban 140400 kg, Regangan kembali stabil pada interval

beban 400-1200 kg, dan kembali

meningkat setelahnya hingga runtuh.

Gambar 9. Grafik hubungan beban dan

regangan ujung cangkang

Gambar 10. Grafik hubungan beban dan

regangan tengah cangkang

Hubungan jarak tulangan bambu,

lendutan dan kapasitas beban.

Analisis statistik dengan

menggunakan ANOVA satu aah dapat

dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5.

Tipe Cangkang

DG A B C

1 9.6 6.7 5.8

2 14.7 11.3 10.5

3 10.2 7.31 5.95

52


Tabel 4. Analisis Statistik pada Lendutan di

P = 966 kg

Tabel 5. Analisis Statistik pada beban

maksimum

Pada Tabel 4 menunjukan analisis

statistik pada lendutan cangkang dengan

nilai f hitung lebih kecil dibandingkan

dengan F tabel maka diambil keputusan

terima H0 dalam arti tidak ada pengaruh

dari variasi jarak tulangan bambu yang

signifikan terhadap lendutan cangkang,

dan pada Tabel 5 terbukti pula bahwa

pada analisis statistik pada beban

maksimum cangkang menunjukan nilai

fhitung lebih kecil dibandingkan dengan

nilai Ftabel maka diambil keputusan

terima H0 berarti tidak ada pengaruh

yang signifikan dari variasi jarak

tulangan bambu terhadap beban

maksimum pada cangkang.

Pola retak cangkang

Pada setiap variasi cangkang (Tipe

A, sampai tipe C), memiliki pola retak

dan retak awal (initial crack) yang

hampir serupa seperti terlihat pada

Gambar 13.

Pada Gambar 12 terlihat pola retak

dimulai dari bagian tengah bawah

cangkang tepat di titik dimana dial gauge

2 diletakkan (a). Retak awal ini

merupakan retak lentur atau tarik dimana

kekuatan struktur sepenuhnya masih

dipikul oleh beton tarik, pada tahap

pemberian beban berikutnya sampai

mencapai 2/3 beban puncak, keretakan

tarik semakin banyak dan panjang, lalu

terjadi retak di bagian atas cangkang yang

berada di penampang cangkang di kiri

dan kanan, dan mulai mengarah kepada

keretakan tekan, dimana retak tersebut

mulai mengarah ke daerah tumpuan (b).

(a) Tampak bawah cangkang

(b) Tampak samping cangkang

Gambar 12. Pola retak cangkang

PEMBAHASAN

Anton Tedekso dan beberapa

penelitian serta disainnya mengenai

struktur cangkang beton untuk atap

anggar, gudang, dan aula pasar

menegaskan efektifitas penggunaan

struktur cangkang yang sangat luar biasa

dan telah diterapkan diberbagai

konstruksi di dunia, serta juga dibuktikan

dalam penelitian ini, beliau juga

menegaskan bahwa penggunaan struktur

cangkang dengan perbedaan biaya yang

tak signifikan dibandingkan struktur

pelat, dapat memberikan kekakuan yang

lebih besar serta aplikasinya dilapangan

yang dinilai tak begitu sulit dan

kompleks, maka struktur cangkang

adalah inovasi yang brilian di dunia

akonstruksi dunia (Tedesko, 1950).

SK DB (JK) (KT) f.h F.t

Variasi 3 29.9 14.9 2.1 3,5

Galat 9 43.8 7.3

SK DB JK KT f.h F.t

Variasi 3 102038 51,1 2.5 3.5

Galat 9 120377 20,1

53


Dari hasil eksperimen ini dengan

menggunakan struktur cangkang dengan

tebal 2 cm dan panjang bentang 120 cm

dengan penyetaraan dari penelitian

Tedesko dkk yang memiliki tebal 13 cm

dengan panjang bentang 10 m, maka

terbukti bahwa struktur cangkang

cangkang memiliki kekuatan yang lebih

besar yaitu dengan beban lentur (P)

berkisar antara 1300 sampai 1500 kg

dibandingkan dengan pelat yang hanya

memberikan beban vertikal batas sebesar

100 sampai dengan 200 kg dengan

ketebalan dan bentang yang sama

(Bhondana, 2005).

Dari hasil pengamatan lendutan

cangkang pun menunjukan hasil yang

menjanjikan pada penelitian ini dimana

cangkang tidak retak selama masih

bersifat elastis, walaupun telah mencapai

beban batasnya lendutan yang dihasilkan

masih dapat diterima, sama halnya pada

penelitian oleh Dyckerhoff dan Widmann

yang telah mendisain penelitian paling

inovatif di eranya pada tahun 1950.

Dari Gambar 7 sampai dengan

Gambar 9 yang menunjukan hubungan

beban dan lendutan pada cangkang

silindris yang juga merepresentasikan

hubungan momen dan kelengkungan

(moment curvature) data hasil dari

eksperimen ini dapat dilihat bahwa

prilaku struktur cangkang tidak jauh

berbeda dengan hasil uji yang dilakukan

oleh polak dan vecchio (lihat polak and

vecchio gambar 10) yang dalam

pembahasannya menjelaskan bahwa

cangkang memiliki sifat statis taktentu

tingkat tinggi dan memiliki lebih dari satu

orde keruntuhan maka dari gambar

hubungan antara momen dan

kelengkungan terlihat adanya perkuatan

lagi setelah retak dan pada kondisi

stabilitas orde yang lebih tinggi.

Pengaruh angka tulangan dan

luasan tulangan pada struktur cangkang

tak menunjukan angka yang signifikan,

terbukti dari data penelitian secara

statistik terlihat pada Tabel 4 dan Tabel

5 maka banyak penelitian dan analisa

numerik tidak memperhitungkan angka

dan luasan tulangan serta hal ini juga

dibuktikan dari beberapa penelitian dan

analisis teoritis para peneliti sebelumnya

maka didapat kesimpulan bahwa

cangkang memiliki prilaku struktur tekan

dan lentur sekaligus dan terlihat pula dari

prilaku retak pada cangkang, member

cangkang dalam pembebanan lentur

memberikan prilaku tekan (membrane)

lebih dominan dan tertekuk pada orde ke

tiga (Tedesko, 1995).

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan dari penelitian ini yaitu:

(1) Setiap tipe cangkang pracetak bambu

komposit, memiliki nilai hubungan

beban dan lendutan yang sama, yaitu

setelah retak pertama cangkang

mengalami penurunan kekuatan,

setelah itu kembali menguat pada

pembebanan berikutnya hingga retak

kedua dan seterusnya, dan cangkang

tertekuk pada orde ke tiga.

(2) Dari hasil eksperimen, dan analisis

statistik tidak terlihat juga adanya

pengaruh yang segnifikan dari variasi

jarak tulangan terhadap kekuatan

cangkang komposit beton-bambu, hal

ini membuktikan bahwa beton

bekerja sepenuhnya dan akan lebih

baik menggunakan beton mutu

tinggi.

Penulis memberikan saran yaitu:;

1) Dalam penelitian selanjutnya dapat

dilakukan dengan menggunakan tipe

dan jenis cangkang yang lain.


dilakukan dengan menggunakan

beton mutu tinggi, sehingga dapat di

bandingkan seberapa sinifikan

perbedaannya dengan menggunakan

beton mutu biasa.

54



dilakukan dengan menggunakan

struktur cangkang dua arah yang

diharapkan dapat lebih memberikan

informasi mengenai prilaku

cangkang.

4) Pada penelitian selanjutnya

hendaknya memperhitungkan

karakteristik agregat.

5) Pada penelitian selanjutnya

hendaknya menggunakan asumsi

yang lebih tepat pada analisis

numeris.

DAFTAR PUSTAKA Bayu, Bhondana. 2010, Pengaruh Variasi Jarak

Shear Conector dan Proporsi Campuran

Terhadap Kapasitas Lentur Pelat Lapis

Gedek dengan Menggunakan Agregat

kasar Limbah Beton, Skripsi, Unibraw,

malang.

Dewi, Srimurni, 2005, Perilaku Pelat Lapis

Komposit Bambu Spesi Pada Beban in-

plane dan Beban Lentur, Disertasi S3 ITS,

Surabaya.

Dyckerhoff dan Widmann, 1935. Verzichnis Der

Ausgefurhrten Schalenbauten. Princeton

Tedesko Archive, Princeton, N,J.

Morisco. 1996. Bambu Sebagai Bahan Rekayasa,

Fakultas Teknik Sipil dan Arsitektur

UGM.

Nawi, Edward G. 1998. Beton Bertulang, Suatu

Pendekatan Dasar. Terjemahan Ir.

Bambang Suryoatmono, M.Sc. Bandung:

PT Refika Aditama.

Polak, M.A & Vecchio, F.J Reinforched concrete

shell element subjected to bending and

membrane load, ACI JOURNALS vol 91,

1994 , hal. 262-268.

Tedesko, A. Anton tedekso and the introduction

of thin shell concrete roof in united states,

ASCE JOURNALS vol 130, no 11, 2004 ,

hal. 1639-1650.

Timoshenko, Stephen P & Krieger, S

Woinowsky. 1959. Theory Plates and

Shells. McGraw Hillkogakusha, Ltd.

266-604-1-PB

Documents

Transcript of 266-604-1-PB